Автоматическая система управления светомузыкальным фонтаном
Изобретение относится к устройствам для разбрызгивания жидкости, в частности для автоматического управления фонтаном. Система включает главный контроллер управления фонтаном, который имеет дискретные входы для подключения датчиков уровня воды, защиты от сухого хода насосов, силы ветра, освещенности. К главному контроллеру посредством изолированных линий управления подключены контроллеры управления преобразователями частоты, управления клапанами, управления насосами без преобразователей частоты, управления подсветкой, управления подвижными в одной или двух плоскостях форсунками, управления отсекателей струй, музыкальным оборудованием, сигналы от которого поступают к акустическим системам, расположенным по периметру фонтана. Файл-сценарий создают с помощью программного обеспечения и воспроизводят путем передачи цифровых управляющих сигналов по линиям управления, а при отсутствии файл-сценария главный контроллер генерирует управляющие сигналы автоматически Технический результат: расширение функциональных возможностей и повышение зрелищно-эстетического эффекта фонтана. 1 ил.
Изобретение относится к устройствам для разбрызгивания жидкости, в частности для автоматического управления фонтаном.
Известен цветомузыкальный фонтан, содержащий бассейн, установленные в нем насадки, насос, источник звукового сигнала, имеющий громкоговорители, с диффузорами и различными частными каналами, узел управления освещением и узел управления динамикой водных струй, соединенный с исполнительным механизмом, сообщенным с насадками, при этом узел управления динамикой водных струй снабжен пневматическими соплами по числу частотных каналов, заслонками, прикрепленными к стенкам диффузоров громкоговорителей, и пневмоусилителями, подключенными к исполнительным механизмам и к узлу управления освещением, а последний снабжен последовательно соединенными с каждым из громкоговорителей мембранными приводами, реохордами, регуляторами напряжения и осветителями (см. AC SU №1496831, B05B 7/08, 1984 г.).
Недостатком является использование пневматической системы управления, недостаточно надежной в эксплуатации, при этом такая система не позволяет проигрывать заранее составленные оператором сценарии водных шоу, что сужает ее функциональные возможности.
Известна система управления фонтаном, состоящая из последовательно соединенных датчиков и программируемого логического контроллера центрального процессора блока питания и исполнительных устройств фонтана, при этом в качестве программируемого логического контроллера установлена аппаратная платформа Arduino с модулями расширения, а исполнительные устройства фонтана включают в себя электромагнитные клапаны и (или) насосы, нагнетающие воду в гидравлическую систему, а также устройство, отвечающее за световое сопровождение и (или) подсветку (см. Патент РФ №139192, B05B 17/08, 2007 г.).
К недостаткам данной системы управления фонтаном можно отнести отсутствие интерфейса оператора для удобного редактирования сценариев и создания новых, наличие одного режима работы фонтана, что сужает функциональные возможности последнего.
Известна система управления цветомузыкальным фонтаном, включающая блок записи и воспроизведения музыкальных сигналов и сигналов управления форсунками воды, связанные через распределитель сигналов с регулирующим и исполнительным механизмом, причем система дополнительно содержит взаимосвязанные между собой пульт управления оператора и кодопреобразователь, соединенный с вышеуказанным блоком, к которому подключены акустический излучатель и цветомузыкальная установка (см. Патент РФ №16344, B08B 17/08, 2002 г., прототип).
Недостатками данной системы является невозможность оператору создавать световые эффекты, при этом наличие исполнительных устройств предназначено только для форсунок, при этом сложно регулировать высоту струй, а сама система не является комплексной, так как нет возможности обработки сигналов датчиков, программирования водных эффектов с большой точностью при использовании большого количества форсунок, что сужает функциональные возможности и снижает зрелищно-эстетический эффект и надежность работы фонтана в целом.
Цель изобретения - расширение функциональных возможностей и повышение зрелищно-эстетического эффекта фонтана.
Техническая задача - повышение надежности работы фонтана за счет управления оборудованием фонтана единой системой управления, которая обеспечивает работу оборудования фонтана в допустимом штатном режиме.
Сравнение заявляемого изобретения не только с прототипом, но и с другими техническими решениями показывает, что основная задача решена и технический результат достигнут за счет управления музыкальным фонтаном с помощью одного главного контроллера, который конфигурирует под конкретную задачу все фонтанное оборудование и аналоговое, и цифровое, при этом наличие независимых линий управления, изолированных друг от друга и от внутренних схем контроллеров, снижает уровень влияния внешних помех на работу фонтана и при отказах контроллеров позволяет сохранять работоспособность остальных частей фонтана. Управляющие сигналы принимаются контроллерами, которые, в зависимости от типа, управляют различными устройствами, например преобразователями частоты электродвигателей насосов, электромагнитными клапанами, подсветкой, форсунками. При этом происходит снижение энергозатрат за счет эффективного управления насосами путем их плавного пуска и остановки, применения датчиков освещенности для включения подсветки фонтана только в темное время суток, датчиков силы ветра для уменьшения высоты струй фонтана, либо полного отключения при сильном ветре, снижения затрат воды за счет контроля уровня воды, что приводит к уменьшению стоимости и повышению надежности работы фонтана за счет применения одного главного контроллера вместо множества отдельных контроллеров. Аудиофайлы музыкального сопровождения фонтана воспроизводятся непосредственно главным контроллером, что позволяет не использовать отдельный аудиопроигрыватель и не решать проблему синхронизации аудио- и водных эффектов. Вместо аудиофайла может быть использован аудиосигнал от внешнего источника. Для подключения к аудиосистеме главный контроллер имеет линейные стереовход и стереовыход, которые позволяют дополнительно подключать различное музыкальное оборудование. Контроллер имеет встроенный веб-сервер, который позволяет удаленному пользователю (пользователем) управлять режимами фонтана с помощью компьютера, планшетного компьютера или смартфона. Встроенный веб-сервер обеспечивает работу с оператором фонтана при помощи графического интерфейса, что соответствует критерию изобретения «изобретательский уровень».
На фиг. 1 изображена схема автоматизации управления фонтаном.
Автоматическая схема включает главный контроллер управления фонтаном 1, который имеет дискретные входы для подключения датчика уровня воды 2, датчика защиты от сухого хода насоса 3, датчика силы ветра 4, датчика освещенности 5 (расположен на опоре акустической системы), датчика движения 6.
Главный контроллер 1 также подключен посредством изолированных линий управления 7 к контроллерам управления преобразователями частоты 8; контроллерам управления клапанами 9; контроллерам управления насосами без преобразователей частоты 10; контроллерам управления подсветкой 11; контроллерам управления подвижными в одной плоскости форсунками 12; контроллерам управления подвижными в двух плоскостях форсунками 13; контроллерам управления отсекателями струи 14 в форсунках с отсекателями, а также преобразователи частоты двигателей насосов 15; насосы фонтана 16; клапаны фонтана 17; форсунки фонтана 18; форсунки фонтана, подвижные в одной плоскости 19; форсунки фонтана, подвижные в двух плоскостях 20; форсунки с отсекателем струи 21 (имеет электромеханическое устройство для прерывания струи воды - на схеме не обозначено); клапан долива воды 22; подсветку фонтана 23, которая может быть как одноцветная, так и многоцветная; музыкальное оборудование 24, включающее акустические системы, расположенные по периметру фонтана, например, на опорах (на схеме не обозначены).
Изобретение реализуется следующим образом.
Для получения заданной водной картины главный контроллер 1 согласно заданной программе отправляет цифровые сигналы управления на ведомые контроллеры: управления преобразователями частоты 8; управления клапанами 9; управления насосами без преобразователей частоты 10; управления подсветкой 11; управления подвижными в одной плоскости форсунками 12; управления подвижными в двух плоскостях форсунками 13; управления отсекателями струи 14 в форсунках с отсекателями. Сигнал от главного контроллера 1 поступает в контроллер 8, который преобразует цифровой сигнал в аналоговые сигналы, поступающие в частотные преобразователи 15, регулирующие скорость вращения электродвигателей насосов 16. Насосы 16 всасывают воду со дна чаши фонтана и создают давление в водораспределительных коллекторах (на схеме не обозначены), вода под давлением поднимается вверх через форсунки 18, 19, 20, 21, образуя струи фонтана. При этом электродвигатели насосов управляются частотными преобразователями 15, что позволяет регулировать напор воды на выходе насосов и получать тем самым необходимые высоты струй, либо контроллерами управления насосов 10, что позволяет включать и выключать насосы, согласно программе, подключенные без преобразователей частоты. Клапаны, установленные на коллекторе перед каждой форсункой 17, позволяют быстро включать и выключать последний. Это используется для создания водных эффектов, так как форсунки 19 и 20 имеют механизмы, позволяющие отклонять струю в одной и двух плоскостях соответственно. При этом, механизмы наклона на основе шаговых электродвигателей позволяют с помощью электронной системы управления отклонять струю на заданный угол во время работы.
В случае снижения уровня воды в чаше фонтана ниже необходимого датчик уровня воды 2 подает сигнал в главный контроллер 1. По сигналу главного контроллера открывается клапан 22 долива воды в чашу фонтана, который подключен к системе водопровода. При открытии клапана вода поступает в чашу, при этом главный контроллер 1 отключает насосы по сигналу от датчика защиты от сухого хода 3 при падении уровня воды в чаше фонтана ниже минимально допустимого значения во избежание работы насосов фонтана без воды.
В случае превышения скорости ветра пороговых значений датчик силы ветра 4 подает главному контроллеру 1 сигнал о превышении допустимых значений скорости ветра. Это позволяет главному контроллеру 1 при ветреной погоде занижать высоту струй фонтана, чтобы избежать разбрызгивания воды за пределы чаши фонтана.
При наступлении темного времени суток датчик освещенности 5 подает главному контроллеру 1 сигнал о наступлении темного времени суток. Это позволяет включать фонари, только когда это необходимо.
В случае если необходима работа фонтана в интерактивном режиме, применяется датчик движения 6, который отправляет сигнал главному контроллеру 1, который, в свою очередь, включает (выключает) фонтан при прохождении человека через зону срабатывания датчика.
Для создания музыкального сопровождения по периметру фонтана расположены опоры с акустическими системами, на которые поступает сигнал от музыкального оборудования 24.
Файл-сценарий создается с помощью специального программного обеспечения и содержит последовательность команд для исполнительных устройств фонтана. Воспроизведение файла-сценария производится путем передачи цифровых управляющих сигналов по линиям управления. При отсутствии файла-сценария главный контроллер генерирует управляющие сигналы автоматически.
Для предотвращения выхода из строя фонтанного оборудования, а также для обеспечения безопасности людей в чаше фонтана выходы каждого контроллера имеют функцию защитного отключения. При превышении максимально допустимых значений тока, напряжения или температуры контроллер отключает соответствующий выход и индицирует перегрузку. При возвращении значений в допустимый диапазон контроллер автоматически переключает выход в рабочее состояние.
Для предотвращения влияния на контроллер помех от линий аналоговых сигналов управления контроллеры с аналоговыми выходами имеют гальваническую развязку каждого канала, что обеспечивает изоляцию каналов от схемы контроллера.
Наличие быстросменных модулей передачи позволяет одновременно использовать различные протоколы передачи данных для синхронного управления оборудованием, использующим различные протоколы передачи данных, а также позволяет наращивать количество адресов оконечных исполнительных устройств фонтана. Установка требуемых модулей обеспечивает оперативную адаптацию системы под конкретную задачу.
Автоматическая система управления светомузыкальным фонтаном, содержащая блок управления форсунками воды, связанный с регулирующим и исполнительным механизмом, блок записи и воспроизведения музыкальных сигналов, отличающаяся тем, что система включает главный контроллер управления фонтаном, который имеет дискретные входы для подключения датчиков уровня воды, защиты от сухого хода насосов, силы ветра, освещенности, при этом к главному контроллеру посредством изолированных линий управления подключены контроллеры управления преобразователями частоты, управления клапанами, управления насосами без преобразователей частоты, управления подсветкой, управления подвижными в одной или двух плоскостях форсунками, управления отсекателей струй, музыкальным оборудованием, сигналы от которого поступают к акустическим системам, расположенным по периметру фонтана, причем файл-сценарий создают с помощью программного обеспечения и воспроизводят путем передачи цифровых управляющих сигналов по линиям управления, а при отсутствии файл-сценария главный контроллер генерирует управляющие сигналы автоматически.
